原子荧光在食品安全

原子荧光在食品安全检测中的应用刘霁欣何洪巨高峰2011.03原子荧光在食品安全检测中的应用原子荧光(VGAFS)简介原子荧光总量测量原子荧光形态分析VGAFS简介VG简介AFS简介VGAFS的特点VG简介待测元素与VG试剂发生化学反应转化为含有待测元素的气相分子的过程。最为常见的VG试剂为KBH4或NaBH4。能够使待测元素与大量基体分离。非常适合作为联用接口。产物气体中含有大量水汽。AFS简介因为原子荧光谱线简单，光谱干扰小，所以可使用非色散检测。VGAFS的特点可测As、Hg、Se、Pb、Cd、Te、Ge、Sn、Sb、Bi、Zn等元素。具有较高的灵敏度：VG过程基本消除了基体干扰，降低了噪音。无色散方式AFS检测提高了信号强度。检出限在1~10ppt左右。VGAFS总量测量VGAFS测Hg已在世界范围内得到了公认。中国广泛使用VGAFS作为Hg、As、Pb、Cd等元素的高灵敏检测方法。在食品安全的各个环节得到了应用。已建立了环境、农业检测的相关标准。(源头)已建立了食品检测的相关标准。已建立了卫生检测的相关标准。(结果)元素形态分析的意义元素的生物活性与形态紧密相关：各种形态的毒性相差很大。各种形态的迁移、转化性质也大不相同。当前元素测量：总量测量方式已经满足当前要求。分析技术的发展已使形态分析成为可能。元素形态分析的方法概述：将分离方法和高灵敏度检测方法联用。分离方法的选定：非色谱法：冷阱分离，或利用形态间HG差异分离。色谱法：GC或LC和VGAFS联用。原子光谱检测器的选定：ICPMSAASVGAFSAFS形态分析技术的特点和难点特点AFS测量As、Se、Hg等元素的灵敏度高。VG系统很适于作为HPLC和AFS的接口。VGAFS价格和操作成本均较低。难点HPLC和AFS流速不匹配。对一些不能直接发生氢化物的形态须在线消解处理，这将影响其它形态的分析。AFS测量时水汽影响很大。接口装置流路示意图不同气液分离器的脱水率普通气液分离装置出口气体露点18.7℃，水分压16.2mmHgNafion脱水(脱水率75%)出口气体露点-2℃，水分压4.0mmHg改进气液分离器脱水(脱水率60%)出口气体露点4.8℃，水分压6.4mmHg不同气液分离器的测量灵敏度a.普通气液分离器；b.Nafion除水(干、湿气2:1)；c.Nafion+改进气液分离器；d.改进气液分离器原子荧光形态分析仪(SA-10)Hg分析LC系统Hg保护柱：XBP-C184.6×10mm分析柱：MP-C18反相柱150×4.6mm，5μmAgelaHg流动相Hg形态分析流动相5%乙腈+0.5%乙酸胺+0.1%半胱氨酸流速1.0mL汞形态检测分析汞形态分离度测试图(谱峰分别为无机、甲基、乙基汞)Hg2+MetHg+EtHg+t(s)152220333w(s)504155R1.52.4分离度计算表（测量次数:n=3）取等浓度的标样Hg2+，MetHg+，EtHg+混合，得到浓度为10μg/L左右的混合标样溶液。以200微升采样环进样，开始采集数据。Hg2+MetHg+EtHg+浓度(μg/L)面积(V*S)浓度(μg/L)面积(V*S)浓度(μg/L)面积(V*S)100000022.516.853.317.542.819.5735.032.916.535.705.538.92410.065.6413.069.0511.079.56截距0.190.24-0.44斜率6.555.327.24相关系数0.99990.99980.9999标准曲线数据aHg2+bMetHg+cEtHg+三种形态的汞均具有良好的线性。线性范围不小于两个数量级。测试结果表明：三种汞形态Hg2+，MetHg+，EtHg+的检出限分别为0.5，0.4和0.5μg/L，低于1μg/L，符合设计要求。Hg2+MetHg+EtHg+浓度(μg/L)面积(V*S)浓度(μg/L)面积(V*S)浓度(μg/L)面积(V*S)110.068.2413.073.1511.078.35210.061.5613.064.9811.075.24310.064.7513.069.2311.082.37410.066.7213.067.4111.081.72510.067.8913.065.8311.077.08610.063.0413.066.9711.079.68710.065.4713.071.2411.081.57平均值65.3868.4079.43SD2.472.962.67RSD(%)3.84.33.4重现性及精密度SA-10Hg形态分析性能100μL采样环鱼肉中甲基汞的检测鱼类可将水中的Hg转化为毒性、迁移性更高的甲基汞，所谓汞中毒一多半实际是甲基汞中毒，日本的“水俣病”是其中的典型代表。甲基汞分析还可采用GC，但先要对样品衍生后测量，方法繁复，操作性差。海鱼中汞形态测量的前处理方法文献中报道了碱提取、酸提取、和含硫配体辅助提取等方法，但提取时间均要求在12h以上。改进了含硫配体辅助提取方法，将提取时间缩短到1h左右。海鱼中的汞形态[MetHg]=104μg/kg，[Hg2+]=3.7μg/kgTotal[Hg]=110μg/kg汞形态的加标回收率砷的形态检测分析1.蔬菜样品前处理条件优化2.AFS总砷测定3.HPLC-HGAFS砷形态测定4.HPLC-ICP-MS砷形态测定5.加标回收试验6.不确定度的测定HPLC-HGAFS砷形态测定氢化物发生原子荧光（HGAFS）是具有我国自主知识产权的仪器。HPLC-HGAFS灵敏度高，检出限低的优点，很适合在形态分析中当检测器。调试仪器选择最佳的仪器参数、条件。通过对多种蔬菜的初步检测，选择总砷含量较高的油菜作为摸索检测前处理条件的材料。色谱参数IC阴离子交换柱流动相流速进样体积HamiltonPRP-X100(250mm*4.1mmi.d.,10μm)15mmol/L(NH4)2HPO4(PH6.0)1ml/min6μl氢化物发生HGKBH4HCL1.5%(3.5%)NaOH，6.0ml/min7%，6.0ml/min原子荧光AFS灯负高压灯电流载气屏蔽气高性能砷空心阴极灯，193.7nm290V46mA氩气，400ml/min氩气，600ml/min分析条件蔬菜样品前处理条件优化利用L25(56)正交试验因素水平进行试验选择最佳前处理条件，考察提取溶剂、水浴温度、水浴时间三个因素，每个因素选择5个水平。称量水浴离心浓缩因素水平提取溶剂水浴温度(℃)水浴时间(h)1蒸馏水50122%磷酸氢二铵60235%磷酸氢二铵703420%甲醇水804540%甲醇水905因素水平表因素提取溶剂A水浴温度B(℃)水浴时间C(h)实验结果ug/kg实验1111111188.349实验2122222191.727实验3133333224.266实验4144444222.302实验5155555185.122实验6212345189.563实验7223451203.352实验8234512198.083实验9245123189.927实验10251234193.963实验11313524178.367实验12324135190.912实验13335241207.539实验14341352197.341实验15352413168.781实验16414253178.384蔬菜样品前处理条件优化试验设计表（AsⅢ）实验17425314198.271实验18431425201.914实验19442531197.912实验20453143178.283实验21515432176.304实验22521543183.492实验23532154193.502实验24543215187.293实验25554321169.493均值1202.353182.193193.012188.195188.155193.329均值2194.978193.551188.297191.781186.286152.691均值3188.588205.061194.312195.787196.671224.627均值4190.953198.955191.835194.531196.236197.281均值5182.017179.128191.433188.595191.540190.961极差20.33625.9336.0157.59210.38571.936蔬菜样品前处理条件优化试验设计表（DMA）因素提取溶剂A水浴温度B(℃)水浴时间C(h)实验结果ug/kg实验1111111387.105实验21222322423.83实验313333631.384实验4144444487.327实验5155555462.581实验6212345398.036实验7223451464.825实验8234512480.683实验9245123413.376实验10251234487.782实验11313524170.983实验12324135182.973实验13335241198.349实验14341352176.731实验15352413173.822实验16414253428.127实验17425314509.385实验18431425492.591实验19442531569.279实验20453143385.483实验21515432371.742实验22521543460.691实验23532154472.125实验24543215419.356实验25554321284.296均值1478.445351.199400.980368.212394.070380.771均值2448.940408.341407.418391.489357.015290.597均值3180.572455.026414.406399.966448.632498.577均值4476.973413.214372.681398.061385.977425.520均值5401.642358.793391.087428.843400.878391.107极差297.873103.82741.72560.63191.617207.980优化前处理因素，选择以蒸馏水为提取溶剂，在70℃下水浴3h做为试验的最佳前处理条件。不同砷形态HPLC-HGAFS标准谱图（As(III)、DMA、MMA、As(V)）油菜HPLC-HGAFS谱图菠菜HPLC-HGAFS谱图茼蒿HPLC-HGAFS谱图油麦菜HPLC-HGAFS谱图大白菜HPLC-HGAFS谱图标准曲线1（AsⅢ）标准曲线2（DMA）不同蔬菜砷形态含量检测结果蔬菜类别AsⅢ(μg/kg)DMA(μg/kg)AsⅤ(μg/kg)总砷(μg/kg)油菜224.26631.38---870.75花椰菜26.56---66.4793.03大白菜90.22---77.38167.6小白菜230.37---204.78434.78菠菜20.06---17.7937.85茼蒿10.84---11.5422.38油麦菜3.33---5.809.13蔬菜（鲜重）无机砷限量0.05mg/kg，总砷0.5mg/kg接近限量！HPLC-ICP-MS砷形态测定HPLC-ICP-MS电感耦合等离子质谱(ICP-MS)作为色谱的检测系统，因为它可以简便地连接在线高效液相色谱以及可以快速测定和具有高的灵敏度。但是(ICP-MS)的成本和维修费用非常昂贵，难以在常规分析中推广。不同仪器砷形态含量检测结果测定仪器AsⅢ(μg/kg)MMA(μg/kg)DMA(μg/kg)AsⅤ(μg/kg)总砷量（μg/kg)HPLC-HGAFSHPLC-ICP-MSAFS224.26215.35------------631.38645.59------9.81---855.64870.75880.26测定砷不同形态含量HPL